تساهم مجموعة بحثية دولية بقيادة معهد علوم وتكنولوجيا البلازما التابع للمجلس الوطني للبحوث (Cnr-Istp)، ومقره في ميلانو، بشكل كبير في حل أحد التحديات الرئيسية المرتبطة باستخدام الطاقة النووية: قياس الطاقة المتحققة في مفاعلات اندماجية جديدة تعتمد على تفاعل الديوتيريوم والتريتيوم.
حتى الآن، تتمثل التقنية الوحيدة للقياس المباشر لقوة الاندماج المستخدمة في مفاعلات الحبس المغناطيسي في "حساب" عدد النيوترونات الحرة الناتجة عن اندماج نظيري الهيدروجين - الديوتيريوم والتريتيوم - الأكثر استخدامًا كوقود للتفاعل. يوفر العدد المطلق لهذه النيوترونات النشطة قياسًا مباشرًا لمعدل تفاعلات الاندماج. ومع ذلك، فإن هذه التقنية تواجه العديد من الصعوبات: انبعاث ونقل النيوترونات من مصدر كبير مثل التوكاماك، وتفاعلها مع مواد المفاعل، يتطلب استخدام رموز محاكاة معقدة، فضلاً عن معايرة طويلة ومكلفة للتحقق من صحة الرموز. باختصار، العملية معقدة ومشكوك فيها.
عملية الاندماج (من الطاقة النووية)
اليوم، الدراسة التي قادتها إيطاليا - والتي أجراها Cnr-Istp بالتعاون مع أقسام الفيزياء في جامعة ميلانو بيكوكا وجامعة ميلانو ومركز أبحاث ENEA في فراسكاتي ومؤسسات أوروبية أخرى ضمن مشروع "GETART" - ويحدد طريقة جديدة وبديلة لقياس هذه القوة في أشعة جاما المنبعثة من اضمحلال الهليوم -5. الدراسة هي موضوع مقالتين علميتين منشورتين في مجلة Physical Review C وphysic Review Letters.
" تعتمد الطريقة الجديدة التي تم تطويرها على القياس المطلق لاثنين من أشعة جاما ذات طاقات تبلغ حوالي 13 ميغا إلكترون فولت و17 ميغا إلكترون فولت، المنبعثة أثناء تحلل الهيليوم-5: من هذا القياس، الذي لم يتم إجراؤه من قبل بدقة كافية، كان من الممكن تحديد الطاقات والكثافات النسبية التي ينبعث بها شعاعا جاما. توضح ماريكا ريباي، الباحثة في Cnr-Istp والمؤلفة الأولى للمقالة المنشورة في Physical Review C ، أن عملية انبعاث أشعة جاما هذه لها احتمالية نسبية (تسمى نسبة التفرع) أقل بكثير من انبعاث النيوترونات عند 14 ميغا إلكترون فولت .
أندريا دال مولين وديفيد ريجامونتي هما المؤلفان الأوائل للمقالة اللاحقة المنشورة في Physical Review Letters: "لقد أتاحت لنا هذه النتيجة أن نحدد، في دراسة ثانية، العلاقة المتفرعة بين انبعاث أشعة جاما فيما يتعلق باضمحلال النيوترونات، والتي هي واحد لكل 42.000 نيوترونًا بقوة 14 ميجا فولت يتم إنتاجها، مما يمهد الطريق لاستخدام القياس المطلق لأشعة جاما كطريقة بديلة ومكملة جديدة لقياسات النيوترونات لتحديد الطاقة المتحققة في مفاعلات الاندماج الجديدة المعتمدة على تفاعل الديوتيريوم والتريتيوم، ويضيفون: "مثل ITER وSPARC".
وفقًا لمنسق المشروع، ماركو تاردوتشي، مدير الأبحاث في Cnr-Istp: " حتى الآن، يمثل عدم وجود طريقة مباشرة وبديلة للعد المطلق للنيوترونات عائقًا أمام التحقق المستقل من النتائج التي تم الحصول عليها من التجارب في التقدم والترخيص للمرافق التجارية المستقبلية. ويمثل هذا النوع من القياس المعتمد على العد المطلق لأشعة جاما التقنية الوحيدة الممكنة أيضًا في ضوء استخدام المفاعلات المستقبلية المعتمدة على أنواع الوقود البديلة التي لا تنتج النيوترونات، على سبيل المثال تلك المعتمدة على اندماج الديوتيريوم والهيليوم-3 أو البروتونات والبورون -11″ .
تم إجراء تحسين هذا القياس بشكل مبدئي في مولد النيوترونات ENEA "Frascati Neutron Generator" (FNG)، وهو أحد المولدات القليلة في العالم المتاحة لأبحاث الاندماج ولقطاعات التطبيقات الأخرى، بما في ذلك الطيران والسيارات والفيزياء وكاشفات الجسيمات. تم تصميم FNG وتصنيعه بالكامل بواسطة ENEA في مركز أبحاث فراسكاتي، وهو أقوى مصدر نيوتروني بقدرة 14 ميجا فولت في أوروبا.
تم إجراء التجارب في منشأة توروس الأوروبية المشتركة ( JET) في المملكة المتحدة، وهي أكبر تجربة اندماج نووي في العالم، خلال الحملة التجريبية التي تسمى DTE2، وتم تمويلها جزئيًا من قبل اتحاد EUROfusion الأوروبي، والذي تعد إيطاليا منه. شريك.
لدينا في هذه المرحلة نظام فعال لكشف عمليات اندماج الديوتيريوم مع التريتيوم، مع الحصول على الهيليوم 5 ثم اضمحلاله إلى هيليوم 4 ونيوترون. إنها الآن مسألة القدرة على استخدام هذه الطريقة لقياس عملية الاندماج مع ميزة طاقة كبيرة. ستكون هذه هي اللحظة التي ستغير تاريخ الطاقة. سيكون من المثير للاهتمام بعد ذلك معرفة ما إذا كانت هذه الطريقة يمكنها أيضًا قياس عمليات اندماج LENR ، لمعرفة ما إذا كانت تحدث بالفعل كما ذكر مؤخرًا في الهند.
بفضل قناة Telegram الخاصة بنا، يمكنك البقاء على اطلاع دائم بما يتم نشره من مقالات السيناريوهات الاقتصادية الجديدة.
المقال كيفية قياس القوة الفعالة للاندماج النووي؟ فريق مرتبط بلجنة المصالحة الوطنية يحل المشكلة يأتي من السيناريوهات الاقتصادية .